第3章 主题提升课(2) 热力学定律-【名师导航】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步讲义(人教版)

主题一　热力学第一定律 知道热力学第一定律。通过了解热力学第一定律的发现过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的重大意义，形成良好的科学态度。 【典例1】　一定质量的气体，在保持压强恒等于1.0×105 Pa的状况下，体积从20 L膨胀到30 L，这一过程中气体共从外界吸热4×103 J，则 (1)气体对外界做了多少焦耳的功？ (2)气体的内能变化了多少？ [解析]　(1)气体对外做功W1＝p(V2－V1)＝1.0×105×(30－20)×10-3 J＝1×103 J。 (2)根据热力学第一定律有ΔU＝－W1＋Q 解得ΔU＝－1×103 J＋4×103 J＝3×103 J 即内能增加了3×103 J。 [答案]　(1)1×103 J　(2)3×103 J 理解能量守恒定律，用能量守恒的观点解释自然现象，培养从守恒角度分析和推理、论证的能力。通过查阅资料，讨论两类“永动机”不可能实现。 【典例2】　太阳能是清洁能源之一。某同学用下列方法粗测太阳的辐射功率：取一只普通的煤油温度计，中午时分，使温度计的轴线与太阳光垂直，让太阳光照射t＝60 s，通过观测发现煤油温度计的示数由t1＝23 ℃升高到t2＝26.5 ℃。估测温度计上玻璃泡的直径d＝0.55×10-2 m。已知煤油的密度ρ＝0.8×103 kg/m3，煤油的比热容c＝2.1×103 J/(kg·℃)，太阳与地球间的距离R＝1.5×1011 m，且只有η＝43%的太阳能被地球吸收，试求太阳的辐射功率(结果保留两位有效数字)。 [解析]　每分钟煤油吸收的热量Q0＝cm(t2－t1) 玻璃泡内煤油的质量m＝ 玻璃泡的横截面积S＝ 太阳每分钟辐射到玻璃泡的总热量Q＝ 太阳每分钟辐射的总能量Q总＝Q 太阳辐射的功率P＝＝ 代入数据解得P≈2.4×1026 W。 [答案]　2.4×1026 W 主题二　热力学第二定律 通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律。培养学生发现问题和注重证据的意识和能力。 【典例3】　热力学第二定律常见的表述方式有两种：其一，不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；其二，不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。第一种表述方式可以用下图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列示意图中正确的是(　　) A 　　　 B　　　　　C　　　　D B　[由题图可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，故B正确，A、C、D错误。] 1/2 学科网（北京）股份有限公司 $$